JPS61214795A - 電流ベクトル位相検出装置 - Google Patents

電流ベクトル位相検出装置

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JPS61214795A
JPS61214795A JP60052409A JP5240985A JPS61214795A JP S61214795 A JPS61214795 A JP S61214795A JP 60052409 A JP60052409 A JP 60052409A JP 5240985 A JP5240985 A JP 5240985A JP S61214795 A JPS61214795 A JP S61214795A
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Takashi Akimoto
孝 秋本
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22Current control, e.g. using a current control loop

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  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電流形インバータを用いて誘導電動機の如
き交流電動機をベクトル制御する場合の、電動機−次電
流ベクトル位相(実際値)を検出する位相検出装置に関
する。
〔従来の技術〕 ・ まず、ベクトル制御方式について、第6図を参照して簡
単に説明する。なお、第6図はベクトル制御方式を説明
するための、例えば誘導電動機電流ベクトルを示すベク
トル図である。
すなわち、ベクトル制御方式はよく知られているよう罠
、固定子軸(α、β)から見た電動機電の成分iM(磁
化電流成分)と、これと直角な方向成分1T()ルク電
流成分)とに分離し、各成分を互いに独立して制御する
ことにより直流機と同等の制御を可能とするものである
かかる場合において電動機電流ベクトル位相を検出する
方法としては、これまでKも、次の如きアナログ方式と
ディジタル方式が知られている。
前者は、適宜な手段によって検出される電動機の招電a
iuaive鵠を所定の変換器にて3相/2相変換して
、電動機固定子軸(α)を基準とする2軸量ia、iβ
を求め、固定子軸に対する磁束角ψでベクトル回転を行
ない、磁束軸(M)に対する電流ベクトル位相βを求め
るようにしている。
一方、後者は上記と同様の電動機相電流iu。
ly # ’W (実際にはそのうちの2相分)をA/
D変換器を介してディジタル量として取り込み、ディジ
タル演算回路(例えばマイクロコンピュータ)にて固定
子軸に対する電動機の一次電流ベクトル位相8をξ−t
an(rβ/ia)なる演算をして求め、さらに磁束角
ψを減算することにより磁束軸に対する一次電流ベクト
ル位相βを算出する(β−ε−ψ)0 しかしながら、前者のアナログ方式によると、ベクトル
回転器の如き高価なアナログ演算器が必要になるため、
コスト高になるという問題点がある。一方、後者のディ
ジタル方式においては、相電流を取り込むとき、各相電
流の同時性を保つために各相毎にサンプルホールド回路
を設けたり、A/D変換器やマイクロコンピュータの如
きディジタル演算回路と、インバータを含む電力系統と
の絶縁のために絶縁アンプを設けたりしなければならな
いためハード構成が複雑になり、コスト的に非常に高い
ものKなるという問題点を有している。そこで、出願人
はか\る問題点の解決を図るべく、次の如き検出方式を
提案した(特願昭59−233264号参照)。
#!7図は電流形インバータによる誘導電動機駆動シス
テムを示す構成図、第8図は電動機−次電流ベクトルを
示すベクトル図、第9図は提案済みの検出方式を説明す
るための電流ベクトル空間の分割態様図である。
すなわち、第7図に示されるような、サイリスタTHu
−TH2からなる電流形インバータ11によって駆動さ
れる誘導電動機12の一次電流(線間電流)は、第8図
の如く60°おきの決まったベクトル位置1uzNi 
yu (30” g 90’ @ 150” g−15
0、−90” e −30@) t” トルコトカ知’
) h ”Cいる。そこで、全領域(360°の空間)
を11I9図ノヨうに、境界1aL1p L2 * L
3KJ:’)6 つO領MAt −AsK区分する。な
お、このとき、6つの電流ベクトル位置は各領域の丁度
中央にくるように、各境界線を配置する。このように境
界線を配置すると、電流ベクトルがいずれの位置にある
かは、この3つの各境界線を挾んでいずれの側に存在す
るかをlilMJJすることKよって判別することがで
きる。ここで、境界線のいずれの側に存在するかを識別
するための識別回路を各境界線に対応して設け、いずれ
の側に存在するかに応じて論理@1”、′″0”を与え
ることにすれば、各識別回路からは領域に応じた固有の
識別ビットパターンが得られることKなる◇したがって
、固定子軸を基準とする1iI8図の如き電流ベクトル
位相を。
この識別ビットパターンと対応させて所定のメモリに格
納しておき、検出された電流の識別ビットパターンに応
じてこのメモリの内容を検索することKよって電流ベク
トル位相を求めることができる、というのが提案済み方
式の概要である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、実際には転流重なり期間が存在し、上記
の如き’uz”iyuの6つのベクトル位置だけでなく
、この6つのベクトルの中間的な位置をとる場合が存在
するため、この提案済みの方式は、未だ充分なものとは
云い難い。
〔問題点を解決するための手段〕
電動機の各相電流を検出する検出手段と、相電流を所定
の2構成分に変換する変換手段と、この2構成分の大き
さと極性に応じた識別ビットパターンを形成する識別回
路と、この識別ビットパターンと対応する電流ベクトル
位相を記憶するメモリとを設け、該メモリの内容を検出
された電流の識別パターンに応じて読出すことKより電
流ベクトル位相を検出する検出装置において、特に上記
識別回路およびメモリを転流重なり期間を考慮したもの
とすることにより、提案済み検出方式の不充分さを補な
うものである。
〔作用〕
第3図はこの発明による電流ベクトル空間の分割態様を
説明するための説明図、第4図は第3図で用いられる境
界線の1つを説明するための参照図、第5図は第4図の
境界線に対応する識別回路の具体例を示す回路図である
すなわち、6パルス電流形インバータの場合、電動機−
次電流ベクトルは60°おきの6つの位置(位相)と、
その6つのベクトル位相の中間値である転流重なり位相
をとるので、この発明では360の全空間をH3図の如
く、少なくとも6本の境界1ILx〜L6を用いて12
の領域に区分する0このように境界線を配置すると、電
流ベクトルがいずれの位置にあるかは、この6つの境界
線を挾んでいずれの側に存在するかを識別することによ
って判別することができる。そこで、境界線のいずれの
側に存在するかを識別するための識別回路を各境界線に
対応して設け、いずれの側に存在するかに応じて論理″
′1”、H0”を与えることにすれば、各識別回路から
は電流位相に応じた固有の識別ビットパターンが得られ
ることKなる。したがって、固定子細を基準とする電流
ベクトル位相を、この識別ビットパターンと対応させて
所定のメモリに格納しておき、検出された電流の識別ビ
ットパターンに応じてこのメモリの内容を検索すること
Kより電流ベクトル位相を求めることができる。
例えば、第4図の如き境界MLtK対応する識別回路と
しては、第5図の如き構成のものを考えることができ、
これはオペアンプ(演算増幅器)2と、コンパレータ(
CP)3とから構成される〇こ−に几1.几2は抵抗で
、その比は(2+6):1となるように選ばれている。
オペアンプ20入力には電動機相電流の2構成分の1つ
である一1βが導入され、2構成分の他の1つである−
はコンパレータ3の一方の端子に入力されている〇コン
パレータ3の他方の端子に拡オペアンプ2の出力が入力
されているが、オペアンプ2では抵抗比t (2+ J
”’; )と几2(1)との作用によって、その入力−
iβを一1/(2+4つ倍にして出力するので、コンパ
レータ3でハ福とiβ/(2+i)との比較が行なわれ
ることになる。つまり、H3図またはH4図に示される
境界線L!は、iβ=0の軸線に対して15@の角度を
なすことから、i ばtan15 ・iβ α の関係にある直線であり、この直線Llを挾んでいずれ
の側にあるかは、第5図のコンパレータ3により同図の
如き比較を行なうことによって識別することができる。
したがって、コンパレータ3からの出力″′1”または
0″に応じて、第4図の領域X、Yのいずれにあるかの
識別が可能であることがわかる。
同様にして、境界41 L2 a L3# L4 y 
L5 :FJ ヨヒL6に対応する識別回路をそれぞれ
設けることにより、第3図の領域A1〜A12のいずれ
に属するかを判別することが可能であり、各識別回路か
らの′″l”、H0”出力に応じて、検出された電流に
対応する識別ビットパターンを得ることができる。そし
て、領域Al a A3 s A5 m A7 e A
9およびA11に電流ベクトルが存在すると判別され\
ば、その電流ベクトルはそれぞれi  i  1uzt
   zvt   vx* 4xw t iwy t ’yuであるとし、領域A2
 e A4 eA6 e A8 m AIOe A12
であれば転流重なり期間であるとして、そのときのベク
トル位相を両隣の領域の電流ベクトル位相の平均値、例
えば領域A2であれば領域A 1 # A 3の各位相
(30°、90)ようにする。
〔実施例〕
溶1図はこの発明の実施例を示す構成図、第2図は第1
図のマイクロコンピュータ内メモリに格納される参照テ
ーブル例を示す構成図である。第1図において、lは3
相/2相変換回路、2(21,22,23,24,25
)はオペアンプ、3(31,32,33,34,35,
36)はコンパレータ、4はフォトカプラ、5はバッフ
ァ、6はマイクロコンピュータの如き演算処理装置、几
1.几2.几3.凡4は抵抗器である。
こ−に、抵抗比IとR,2の比は第5図と同じく(2+
4):1となるように、また抵抗比3とR4の比は1:
1となるように選ばれ、したがって、オペアンプ22,
23および25は単なる反転アンプとして作用し、アン
プ21.24からはそれぞれ−ia/ (2+v’i 
) *−4p/ (2+J’; )なる出力が得られる
ことになる0このことから、コンパレータ51t82y
S3sS4*S5およびS6はそれぞれ境界線”1 e
 L2 t L3 t L4 e LSおよびL6に対
応する識別回路の一部を構成しているものと云うことが
できる。そして、各境界線L1〜L6をその矢印の方向
に見て、例えば右側にある場合を@1″、左側にある@
0”とすると、第3図の領域A1は、コンパレータ31
 、3.2.33゜34.35および36の出力56t
S5tS4eS3eS2およびSIKついて0sltl
*11および1(”011111”)のパターンとなり
、同じく領域A2は@111111”、A3は”111
110”となることがわかる。なお、領域A4〜A12
についても同様にして、固有のビットパターンを得るこ
とができる。そして、領域A1は位相角30、領域A2
は60°、領域A3は90°、領域人4は120−・・
・・・・であるから、この対応関係を第2図の如きテー
ブルとしてマイクロコンピュータ6内の所定のメモリ(
図示なし)に格納しておくことにより、転流重なり期間
の電流ベクトル位相をも検出することが可能となる。
なお、3相/2相変換回路1は、図示されない検出器に
て検出される電動機の相電流tu、iv。
iWを電動機固定子軸(α)を基準とする2構成分ia
、tβに変換するものであり、また、フォトカプラ4は
電流検出器を含む電力変換器系とマイクロコンピュータ
6との間の絶縁を図るために設ケラレ、バッファ5はマ
イクロコンピュータ6に取り込まれるデータのタイミン
グ調整等を行なうために設けられている。
また、上記では電流ベクトル空間を12に分割するよう
にしたが、適宜な識別回路を用いることによりそれ以上
の数(例えば18.20)に分割し得ることは勿論であ
る。
〔発明の効果〕
この発明によれば、電動機−大電流ベクトルが360°
全空間を均等に分割した12の領域のいずれに存在する
かを知るためにオペアンプとフンパレータからなる簡単
な識別回路を設け、この識別回路によりビットパターン
に変換し、ディジタル演算回路(マイクロコンピュータ
)にてこのビットパターンに対応する位相角をメモリテ
ーブルから検索することにより一次Kmベクトル位相S
を検出するようにしたーめ、精度のよい検出が可能とな
るとともに、iβ/ 1.の如き#、算を行なう必要が
ないので、構成を簡略化することができる。
また、転に重なり期間とはその両隣の領域位相の平均値
をもって電流ベクトル位相を代表するようKした\め、
この期間の電流ベクトル位相をより正しく表わすことが
可能となる。さらに、電力系統側との絶縁を図る場合に
も、絶縁アンプにかえて安価なフォトカプラを使用する
ことができるので、この点からもコストダウンを図るこ
とができる。加えて、アナログ入力をA/D変換器を介
して読み込む場合に、同時性を得るために必要とさ+′
+1廿リプL→t−ルXrR牧九少散1旭1宿lよ幇±
たらされる。
なお、上記では誘導機を例にして説明したが、この発明
は無整流子電動機の電流ベクトルを検出する場合にも同
様にして適用することができる。
【図面の簡単な説明】
#!1図はこの発明の実施例を示す構成図、第2図はメ
モリに格納されている参照テーブルを示す構成図、#I
3図はこの発明による電流ベクトル空間の分割態様を説
明するための説明図、第4図は113図で用いられる境
界線の1つを説明するための説明図、lit!5図は$
4図の境界線に対応する識別回路の具体例を示す回路図
、#!6図はベクトル制御方式を説明するための電流ベ
クトル図、第7図は電流形インバータによる誘導電動機
駆動システムを示す構成図、第8図は電動機−大電流を
示すベクトル図、第9図は提案済みの検出方式を説明す
るための電流ベクトル空間の分割態様図であるO 符号説明 1・・・・・・3相/2相変換回路、2,21,22゜
23.24.25・・・・・・オヘアンプ(演算増幅器
)、3,31,32,33,34,35,36・・・・
・・コンパレータ、4・・・・・・フォトカプラ、5・
…・・バッファ、6・・・・・・演算処理装置(マイク
ロコンピュータ;CPU)、11・・・・・・電流形イ
ンバータ、12・・・・・・誘導電動機。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎    清 121Q 113図 p 第4図 iβ 第5図 第6図 ノぴ 87図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. インバータを介して駆動される交流電動機の相電流をそ
    れぞれ検出する検出手段と、該相電流を所定の2軸成分
    に変換する変換手段と、該2軸成分から電流ベクトルが
    転流重なり期間を考慮した少なくとも12以上に分割さ
    れる電流ベクトル空間のいずれの領域に属するかを識別
    して識別ビットパターンを出力する識別手段と、該識別
    パターンと対応する電流ベクトル位相を記憶するメモリ
    と、識別ビットパターンに応じて該メモリの内容を読み
    出す演算制御手段とを備え、該読出結果から電流ベクト
    ル位相を検出することを特徴とする電流ベクトル位相検
    出方式。
JP60052409A 1985-03-18 1985-03-18 電流ベクトル位相検出装置 Granted JPS61214795A (ja)

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JPH044839B2 JPH044839B2 (ja) 1992-01-29

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015042019A (ja) * 2013-08-20 2015-03-02 株式会社デンソー 交流電動機の制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015042019A (ja) * 2013-08-20 2015-03-02 株式会社デンソー 交流電動機の制御装置

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JPH044839B2 (ja) 1992-01-29

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